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Le blogue de DroneXperts

Comment la photogrammétrie réinvente la façon dont nous visualisons le monde

Table des matières

La photogrammétrie est un domaine fascinant qui allie science et art pour générer des données 3D à partir de photographies 2D. Cette technique, largement utilisée en topographie et dans la création de modèles numériques, permet de déterminer la forme, les dimensions et la position d’un objet dans l’espace. Que ce soit à partir d’images aériennes ou terrestres, le processus de photogrammétrie offre une précision (modélisation, géoréférencement, mesure…) remarquable. Découvrez les différentes facettes et utilisations de la photogrammétrie.

Comment fonctionne la photogrammétrie ?

Définition et principes fondamentaux

La photogrammétrie est une science qui permet de déterminer les propriétés géométriques d’objets à partir de mesures effectuées sur des images. Les principes fondamentaux de la photogrammétrie reposent sur des concepts clés tels que la triangulation et la parallaxe.

  • La triangulation est une technique qui permet de déterminer la position d’un point en mesurant les angles entre ce point et d’autres points de référence dont la position est connue. En photogrammétrie avec drone, ce concept permet concrètement de géoréférencer un pixel dans un environnement en trois dimensions;
  • La parallaxe, quant à elle, est une méthode d’observation qui exploite le déplacement relatif de l’observateur pour estimer la distance d’un objet.

La photogrammétrie s’appuie aussi sur le principe de la perception humaine du relief par observation stéréoscopique (deux points de vues, oeil gauche et oeil droit). Il s’agit d’une méthode d’observation qui, comme notre vision humaine, utilise deux points de vue légèrement différents pour obtenir une perception de la profondeur et du relief. 

À l’aide de plusieurs images d’une même scène (ou objet) prises à partir de positions différentes et à l’aide de ces deux concepts essentiels, on peut modéliser des formes en 3D à partir des images en 2D.

Les différentes étapes du processus de la photogrammétrie numérique

La réalisation d’un processus photogrammétrique se déroule généralement en plusieurs étapes clés :

  1. L’acquisition des photos : Cette première phase implique la prise de photographies de l’objet ou de la scène à modéliser. Les images doivent être prises à partir de différents angles et se chevaucher pour obtenir une parallaxe utile pour la suite du processus. Le choix du matériel de prise de vue et la méthode d’acquisition sont cruciaux pour assurer la qualité et la précision des résultats.
  2. Traitement et analyse des images : Suite à l’acquisition terrain,  les images sont orthorectifiées, traitées et  analysées par le logiciel de photogrammétrie pour déterminer la position de la caméra lors de chaque prise de vue et pour identifier les points communs entre les différentes photos se chevauchant.
  3. La triangulation : Cette étape utilise les informations recueillies lors de l’analyse des images pour reconstituer la géométrie de la scène en 3D. Ainsi chaque pixel va être associé à une coordonnée: longitude, latitude et altitude.
  4. La modélisation 3D : Enfin, à partir des informations de triangulation, un modèle 3D de l’objet ou de la scène est généré. Cette modélisation peut être réalisée à l’aide d’un logiciel de photogrammétrie.

Chacune de ces étapes requiert une attention particulière et des compétences spécifiques pour obtenir un résultat final de haute qualité. La prise de mesure précise sur les images finales est réalisable grâce au processus d’orthorectification, effectué lors du traitement des images, qui consiste en la correction de la géométrie d’une image de telle sorte qu’elle apparaisse comme si chaque pixel était acquis directement du dessus. L’orthorectification élimine les distorsions géométriques associées à l’imagerie aérienne ou satellitaire originale.

Pourquoi utiliser la photogrammétrie ?

La photogrammétrie offre de multiples avantages qui justifient son utilisation croissante dans divers domaines.

Premièrement, grâce aux progrès technologiques, tels que les drones, cette technique permet une collecte rapide et facile des données. Les images nécessaires peuvent être capturées plus rapidement en utilisant des systèmes automatisés et performants qu’avec les méthodes traditionnelles et à un coût relativement faible.

Deuxièmement, l’utilisation d’un drone pour la photogrammétrie permet l’accès à des zones difficilement accessibles, que ce soit des terrains accidentés, inaccessibles, dangereux ou même pour atteindre différentes altitudes en fonction des besoins et de la législation. Les drones sont donc d’une aide précieuse pour la photogrammétrie .

Troisièmement, cette technique offre une précision remarquable. Que ce soit pour des mesures d’objet ou pour la création de modèles 3D, les résultats obtenus sont d’une grande fiabilité selon l’équipement utilisé.

Enfin, la photogrammétrie est très accessible, tant en termes de coût que de technicité. De nombreux logiciels sont disponibles pour traiter, générer et analyser les images, rendant cette technique accessible à un large public.

Quelques exemples des différents types d’applications de la photogrammétrie

Le génie civil et l’ingénierie

Dans le domaine du génie civil, la photogrammétrie se révèle particulièrement utile pour aider dans la conception et le suivi des grands projets de construction. Grâce à l’utilisation de drones, cette technique permet de réaliser des relevés topographiques rapidement et avec une grande précision.

Par exemple, elle offre la possibilité de modéliser des structures routières, des bâtiments ou encore des chantiers de construction. En générant des modèles 3D détaillés et des images de haute résolution, la photogrammétrie facilite la planification des projets et contribue à améliorer la productivité. 

La photogrammétrie est également utilisée pour l’établissement de plans et cartes topographiques à partir de photographies aériennes. Ces cartes peuvent servir de base pour la planification d’infrastructures.

L’archéologie

En archéologie, la photogrammétrie permet de documenter avec précision les fouilles et les objets découverts, elle offre aussi la possibilité de créer des reproductions numériques en 3D de sites et objets archéologiques. 

  • Les archéologues utilisent la photogrammétrie pour réaliser des relevés détaillés de sites archéologiques, modéliser la topographie du terrain et même des objets trouvés lors des fouilles;
  • Grâce à la combinaison de la topographie, de la photographie et des algorithmes, la photogrammétrie produit une archive fiable et pérenne, tout en obéissant à un protocole scientifique étroitement lié à l’acte de fouille;
  • En plus de sa précision, la photogrammétrie est également appréciée pour sa rapidité et son coût abordable. Ces atouts ont favorisé son adoption rapide et diverse dans le domaine de l’archéologie.

Les avancées technologiques ont également permis des avancées significatives dans l’archéologie préventive. Grâce à la photogrammétrie, il est désormais possible de créer des modèles 3D précis de sites archéologiques avant leur destruction ou leur altération due aux travaux de construction ou à l’érosion naturelle.

La géologie

La photogrammétrie permet de représenter des structures ou formations géologiques en trois dimensions à partir d’images.

La photogrammétrie est particulièrement utilisée pour la reconstruction d’affleurements géologiques grâce à des outils peu onéreux tels qu’un appareil photo, des cibles et une règle de mise à l’échelle.

Dans le cadre d’une étude géologique, l’utilisation de la photogrammétrie permet de :

  • Effectuer des levés géologiques : c’est une méthode simple de mise en œuvre qui peut être directement appliquée par le géotechnicien ou le géologue en charge du suivi d’un projet, comme par exemple l’exécution d’un tunnel;
  • Réaliser des cartographies géologiques : la photogrammétrie numérique s’avère particulièrement efficace pour la cartographie en région montagneuse.

Les techniques de photogrammétrie sont utiles pour la détection d’anomalies de terrain et la caractérisation des sols.

L’environnement

La photogrammétrie à l’aide de drone est très appréciée pour son apport en caractérisation de l’environnement. Il apporte plusieurs informations de par la modélisation et la cartographie de site. 

L’immobilier 

Dans le secteur immobilier, la photogrammétrie trouve de nombreuses applications, incluant la modélisation 3D de bâtiments et l’évaluation précise des terrains. Les professionnels du secteur peuvent bénéficier de représentations détaillées et réalistes d’un bien immobilier, facilitant l’évaluation et la vente.

  • Modélisation 3D de bâtiments : Grâce à la photogrammétrie, il est possible de créer des modèles 3D précis de bâtiments existants. Ces modèles peuvent être utilisés pour la représentation de biens immobiliers, permettant aux acheteurs potentiels de visualiser le bien avant même de le visiter;
  • Évaluation des terrains : La photogrammétrie permet également de réaliser des évaluations précises d’un terrain, en fournissant des informations détaillées sur sa topographie, la cartographie et ses caractéristiques. Ces informations sont indispensables pour la planification de projets de construction;
  • Visualisation de haute qualité : La photogrammétrie offre une visualisation de haute qualité des infrastructures;
  • Photogrammétrie par drone : De plus en plus, les professionnels de l’immobilier utilisent des drones pour réaliser des prises de vue aériennes et obtenir des images de haute qualité pour la photogrammétrie. Cela permet d’obtenir des mesures précises et des données fiables sur des structures et des terrains.

Grâce à ces applications, la photogrammétrie contribue à l’évolution du secteur immobilier, en offrant des outils précis et efficaces pour la visualisation et l’évaluation des biens.

Outils et équipements en photogrammétrie

Quel drone utiliser pour la photogrammétrie ?

Pour choisir un drone efficace et adapté à la photogrammétrie, plusieurs éléments sont à prendre en compte. Les drones recommandés pour la photogrammétrie doivent posséder des caméras de 12 mégapixels ou plus pour des résultats optimaux. Néanmoins des caméras de moins de 12 mégapixels peuvent aussi être utilisées pour effectuer la photogrammétrie selon les besoins ou la technologie utilisée. Voici quelques exemples de drones adaptés :

DJI Mavic 3 Pro

Le DJI Mavic 3 Pro est une option à privilégier pour la photogrammétrie. Ce drone compact offre une combinaison exceptionnelle de portabilité, de puissance et de qualité d’imagerie.

Il est équipé d’une caméra Hasselblad CMOS 4/3 et d’une double télé-caméra, ce qui lui permet d’obtenir des images aériennes de qualité supérieure. De plus, le drone offre un temps de vol impressionnant de 43 minutes, ce qui facilite la réalisation de missions photogrammétriques complètes en limitant le nombre de vols.

L’avantage majeur du Mavic 3 Pro en matière de photogrammétrie, comme plusieurs autres drones DJI, réside dans sa capacité à faire des planifications de vol automatisées. Cela permet d’effectuer des missions photogrammétriques complexes avec une grande précision.

En outre, le  format d’image issu du Mavic 3 Pro est compatible avec de nombreux logiciels de photogrammétrie, ce qui facilite le traitement et l’analyse des données collectées.

DJI Matrice 350 RTK

Le DJI Matrice 350 RTK est un drone professionnel haut de gamme spécialement conçu pour la photogrammétrie. Il offre une précision de positionnement exceptionnelle grâce à son système RTK intégré. Ce drone est équipé d’un nouveau système à double batterie TB65, permettant des vols multiples sans arrêt de fonctionnement.

Il se distingue par sa capacité à accueillir le capteur Zenmuse L2, idéal pour les relevés photogrammétriques, ainsi que d’autres capteurs selon les besoins spécifiques de la mission. Son système de transmission et de contrôle vidéo amélioré, associé à des fonctions de sécurité renforcée, assure une fiabilité optimale en vol.

Grâce à sa versatilité, le DJI Matrice 350 RTK est adapté à une variété de projets de grande envergure, que ce soit en géologie, ingénierie, immobilier ou autres domaines nécessitant des données précises et détaillées. Avec une autonomie de vol impressionnante et une grande robustesse, ce drone est une référence incontournable pour les professionnels de la photogrammétrie.

WingtraOne GEN II

Le WingtraOne GEN II est un drone de photogrammétrie de nouvelle génération, conçu pour répondre aux exigences rigoureuses de la cartographie et de la modélisation 3D. Sa vitesse de vol maximale de 16 m/s, couplée à une autonomie de 59 minutes, permet de couvrir de grandes surfaces en un seul vol, optimisant ainsi le temps de fonctionnement.

  • Capteur 42 MP : Offre des images de haute résolution, capturant plus de détails à chaque photo;
  • Haute performance : Grâce à son architecture d’aile volante, le WingtraOne GEN II bénéficie d’une grande autonomie de vol (jusqu’à 59 minutes, en fonction des conditions météorologiques), couvrant ainsi une plus grande surface par vol.

Doté d’algorithmes intelligents, le WingtraOne GEN II analyse en permanence tous les éléments  cruciaux du vol, avant et pendant celui-ci, et notifie l’opérateur en cas de risque de dysfonctionnement. Cette fiabilité avancée permet de maximiser le temps de fonctionnement du drone, d’augmenter la productivité et de garantir une livraison régulière des rapports.

Quel appareil photo ou capteur pour la photogrammétrie ?

Le choix de l’appareil photo ou du capteur pour la photogrammétrie dépend fortement du type et des besoins du projet à réaliser en termes de qualité, de précision et de ressources disponibles. Il faut alors considérer les caractéristiques techniques de l’appareil, comme la résolution, la qualité de l’objectif et les possibilités de réglage des paramètres de prise de vue.

DJI Zenmuse P1

La DJI Zenmuse P1 est une caméra de photogrammétrie à la pointe de la technologie. Dotée d’un capteur plein format de 45 MP, elle est capable de capturer des images d’une grande précision. 

Conçue spécifiquement pour les missions de photogrammétrie, la Zenmuse P1 repousse les limites de l’efficacité et de la précision. Elle est compatible avec le drone DJI Matrice 300 RTK et les logiciels de photogrammétrie DJI Terra, formant ainsi une solution complète pour les missions de photogrammétrie aérienne.

L’efficacité de la P1 est tel qu’elle peut prendre une photo toutes les 0,7s en vol, permettant d’optimiser le chevauchement entre les images.  C’est un outil de choix pour tous les professionnels de la photogrammétrie qui recherchent une performance inégalée.

DJI Zenmuse L2

La DJI Zenmuse L2 est une autre caméra de photogrammétrie très performante. Conçue pour une utilisation avec les plateformes de vol Matrice 300 RTK et 350 RTK de DJI, cette nacelle stabilisée mécaniquement intègre un LiDAR, un système IMU de hautes précisions et une caméra de cartographie RVB munies d’un capteur CMOS 4/3.

La Zenmuse L2 se distingue par sa capacité à réaliser rapidement des levés topographiques de grande zone avec une précision remarquable, ce qui la rend idéale pour l’arpentage par drone. En fonctionnement, elle utilise le logiciel DJI Pilot 2, qui offre divers modes d’affichage pour une visualisation intuitive des résultats.

La Zenmuse L2 est également capable d’émettre jusqu’à 240 000 points laser par seconde. Avec deux modes de balayage, elle peut réaliser une captation plus uniforme et précise, répondant ainsi aux exigences de cartographie de haute précision.

Enfin, utilisée avec DJI Terra, la Zenmuse L2 constitue une solution clés en main pour la collecte de données 3D et le post-traitement de haute précision. Grâce à son matériel puissant, elle assure un balayage précis de sujets complexes dans un rayon d’action étendu et une acquisition plus rapide des nuages de points.

Quel logiciel de photogrammétrie ?

DJI Terra

DJI Terra est un logiciel de photogrammétrie hautement performant qui transforme le monde réel en données numériques. Parfaitement intégré aux drones et capteurs DJI, il permet l’analyse de données RGB, multispectrales, et LiDAR. Ses algorithmes de traitement performants permettent de réaliser des reconstructions en 2D et 3D précises et efficaces, le tout dans une interface très intuitive.

Grâce à DJI Terra, les utilisateurs peuvent analyser et visualiser leur environnement avec une efficacité inégalée. Cette plateforme complète est capable de traiter rapidement des jeux de données en photogrammétrie, rendant le processus de cartographie plus convivial. Des outils sont également à disposition pour le calcul de distances, de surfaces et de volumes.

La solution Pix4D

Pix4D propose une gamme de solutions logicielles pour répondre à divers besoins en photogrammétrie. Les produits Pix4D permettent de transformer les images aériennes et terrestres en cartes et modèles 3D précis et géoréférencés. La suite PIX4D est composés de plusieurs logiciels de référence pour les professionnels de la topographie, de la géomatique, de l’architecture, permettant de générer des plans, modèles 3D, orthomosaïques et nuages de points à partir des photos acquises par drone.

PIX4Dsurvey est un autre produit clé, qui extrait et vectorise les éléments essentiels de la photogrammétrie. Pour planifier et réaliser vos missions de vol en ligne, l’application gratuite PIX4Dcapture est disponible sur Android et iOS. Pour un traitement des images en ligne, Pix4Dcloud offre une plateforme simple pour traiter, visualiser, inspecter, partager et générer les modèles avec des algorithmes de photogrammétrie.

En utilisant ces outils, il est possible de :

  • Fusionner les données aériennes et terrestres tout en garantissant la précision;
  • Produire des livrables de qualité en générant des cartes et des modèles numériques 3D précis;
  • Numériser le monde autour de vous en capturant des images et en les traitant sur votre ordinateur ou dans le cloud.

Quelle formation ou cours pour la photogrammétrie ?

Il est important de choisir une formation qui correspond à votre niveau de compétence, à vos objectifs professionnels et à votre budget. Les formations peuvent également être éligibles avec divers organismes de financement.

Les formations en photogrammétrie s’effectuent en plusieurs modes : en ligne, en présentiel ou en mixte. Des organismes comme DroneXperts  proposent différentes formations, telles que :

Formation de pilotes de drone en opération avancées

La formation en opération avancée est essentielle pour ceux qui souhaitent se spécialiser dans la photogrammétrie par drone. Cette formation vise à vous fournir les compétences nécessaires pour piloter un drone de plus de 250 grammes dans un espace aérien contrôlé, tout en respectant la réglementation en vigueur.

Elle comprend divers aspects tels que :

  • La connaissance approfondie des règles de pilotage en milieu urbain et environnement complexe;
  • La préparation à l’examen avancé sur le site web de Transports Canada pour obtenir le Certificat de pilote – opérations avancées;
  • Connaître les différentes zones aéronautiques réglementées.

Ces formations sont adaptées à un apprentissage graduel, avec un support de cours inclus.

Formation DJI L1 Lidar

La formation DJI L1 LiDAR est essentielle pour maîtriser l’utilisation du LiDAR (Light Detection and Ranging), une technologie de télédétection par laser utilisée pour la surveillance et la cartographie des ressources naturelles et des infrastructures. Cette formation vous permettra de vous perfectionner sur la télédétection par drone et de maîtriser les missions d’acquisition de données LiDAR.

Au cours de la formation, vous apprendrez à :

  • Traiter les données brutes LiDAR;
  • Comprendre la différence et la complémentarité du LiDAR VS photogrammétrie;
  • Préparer une mission type à la télédétection.

Il est recommandé d’avoir suivi la formation obligatoire au télépilotage, d’avoir des bases solides en photogrammétrie.

Formation Pix4D mapper

La formation Pix4D mapper est un programme complet conçu pour vous initier aux fonctionnalités du logiciel Pix4Dmapper. Cette formation vous permettra de maîtriser les différentes étapes d’utilisation du logiciel et ses fonctionalités, de la collecte de données jusqu’à la modélisation.

Durant la formation, vous apprendrez à :

  • Comprendre les grandes étapes de photogrammétrie de Pix4Dmapper;
  • Traiter vos projets à l’aide du logiciel;
  • Profiter pleinement de toutes les fonctionnalités de Pix4Dmapper;
  • Appliquer des exemples concrets, tels que la modélisation, la classification et les orthomosaïques.

Opportunité professionnelle et emplois autour de la photogrammétrie

La photogrammétrie offre de nombreuses opportunités professionnelles dans différents secteurs d’activité. En effet, plusieurs métiers sont liés à l’utilisation de cette technologie.

Parmi eux, on retrouve le technicien en photogrammétrie, qui réalise des plans, des graphiques, des tableaux et des cartes topographiques à partir de photographies aériennes. Certains techniciens en géomatique ou en arpentage peuvent également être amenés à utiliser la photogrammétrie dans leur travail.

D’autres métiers, comme celui de technologue en photogrammétrie, exigent des compétences plus spécifiques. Enfin, des postes d’enseignement en photogrammétrie existent également pour ceux qui souhaitent transmettre leurs connaissances dans ce domaine.

Au-delà de ces métiers spécifiques, la photogrammétrie peut être utilisée dans de nombreux autres secteurs, tels que la construction, le domaine minier ou la topographie.

En conclusion

Quels sont les avantages de la photogrammétrie ?

Pour conclure, la photogrammétrie présente plusieurs avantages significatifs. Elle offre en premier lieu une précision maximale dans la mesure d’objets ou de scènes.  Ce niveau de précision est particulièrement utile dans des domaines tels que l’archéologie ou le génie civil où le détail des mesures peut avoir des implications importantes. 

De plus, l’accessibilité et la rapidité de la collecte de données sont deux autres atouts majeurs de la photogrammétrie à l’aide de drone. Grâce à l’évolution de la technologie,  il est possible de réaliser des prises de vues aériennes pour couvrir de vastes zones d’intérêt, y compris celles qui seraient difficiles d’accès par d’autres moyens.

En outre, la photogrammétrie permet de créer des archives photographiques, ce qui facilite le suivi de l’évolution d’une structure ou d’un terrain au fil du temps. Par exemple, cela peut être utile pour surveiller l’érosion d’un cours d’eau ou l’évolution d’une scène de crime.

Enfin, la photogrammétrie est une technique économique. L’investissement requis pour le matériel nécessaire, notamment un appareil photo ou un drone, est relativement faible. De plus, de nombreux logiciels de photogrammétrie sont disponibles, rendant cette technique accessible à un large public, sans nécessiter de compétences techniques avancées.

Quels sont les limites et les futurs défis pour la photogrammétrie ?

La photogrammétrie, comme toute technologie, présente certains défis et limites. Parmi les contraintes, on retrouve les conditions environnementales qui peuvent affecter la qualité des images capturées. Des conditions de luminosité médiocres ou une météo défavorable peuvent entraver la précision des mesures photogrammétriques. 

La gestion des données recueillies peut aussi représenter un défi. Les données photogrammétriques peuvent être volumineuses et leur traitement nécessite des ressources informatiques importantes.

Malgré ces défis, la photogrammétrie continue de se développer et d’évoluer pour surmonter ces obstacles. L’un des principaux axes d’amélioration concerne l’automatisation du processus, à la fois pour la capture des images et pour leur traitement. De plus, l’intégration de l’intelligence artificielle dans le traitement des images est un autre défi de taille pour l’avenir de la photogrammétrie.

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